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Photonique à base de matériaux nitrures intégrée sur silicium

Fabrice Semond

Mercredi 1er décembre 2010

à 11h en salle C.Brot

L’intérêt des matériaux nitrures (GaN, AlN, InN et leurs alliages) pour la réalisation de sources de lumière aux courtes longueurs d’onde (visible - proche UV) est aujourd’hui une réalité. Des diodes électroluminescentes (DEL) blanche pour l’éclairage, en passant par les écrans à DEL, sans oublier les diodes lasers bleues utilisées dans la technologie Blu-ray, le GaN est en train d’envahir notre quotidien à tel point qu’il est devenu aujourd’hui le deuxième matériau semiconducteur après le silicium. Il est attendu que le champ d’applications des matériaux nitrures s’étende encore davantage avec le développement de dispositifs s’appuyant sur la grande richesse des hétérostructures à base de GaN et combinant les différentes propriétés des nitrures (mécanique, piézoélectrique, acoustique, électrique et optique). Par exemple, dans les familles de semiconducteurs III-V et II-VI, les microcavités se sont révélées être un terrain d’investigation particulièrement riche (effet Purcell, couplage fort, condensation Bose-Einstein dans un système à l’état solide) avec des perspectives applicatives attractives (laser très faible seuil, laser à polaritons, composant à forte non linéarité, source photons uniques). Cependant la fabrication et l’étude de microcavités à base de matériaux nitrures est un domaine relativement peu exploré car ces objets restent difficile à fabriquer dans cette filière de matériaux. Pourtant le GaN, avec sa force d’oscillateur élevée, une grande énergie de liaison excitonique, des hétérostructures à fort confinement des porteurs, est un matériau intéressant dans le domaine de la physique des microcavités car on s’attend à ce que les propriétés spécifiques des microcavités persistent jusqu’à la température ambiante et sous forte injection. De plus, les matériaux nitrures permettent de fabriquer des émetteurs qui conservent de bonnes propriétés optiques malgré la présence de nombreux défauts structuraux. Cette spécificité remarquable permet d’envisager que les hétérostructures à base de GaN pourront réussir le difficile challenge de l’intégration monolithique sur silicium. Dans cet exposé je présente une revue du travail réalisé au CRHEA ces dernières années sur la croissance épitaxiale des hétérostructures à base de GaN sur substrat silicium dans le but de fabriquer des microcavités (microcavités planaires, cristaux photoniques, microdisques) pour la réalisation de lasers UV faible seuil intégrés sur silicium.

Courriel : fs crhea.cnrs.fr


ps : invité par M. P. De Micheli

Voir en ligne : CRHEA